提高单片机抗干扰能力的措施
如何提高MCU抗干扰能力？
1 前言随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
2 干扰对单片机应用系统的影响2.1 测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
2.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
2.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
2.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
3 如何提高设备的抗干扰能力3.1 解决来自电源端的干扰单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电源上的各种干扰便会引入系统。
除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。
电源干扰主要有以下几类：电源线中的高频干扰（传导骚扰）：供电电力线相当于一个接收天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；解决这种干扰，一般通过接口防护；在接口增加滤波器、或者使用隔离电源模块解决。
单片机系统抗干扰技术措施
单片机系统抗干扰技术措施徐本升(七煤(集团)公司社保局，黑龙江七台河154600)廛屉科夔[}商要]单片机系统主要由信号检测部分、信号处理及控制部分、控制信号驱动部分、拳统零毒部分、显示部分组成。
干扰的种类主要来自系统内部元器件在系统中的状态和系统外部其它电气设备产生的干抚。
硬件抗干扰措施是电潺的抗干扰设计，屏蔽抗干技技术，双绞线及光纤的使用，去耦电路。
软件抗干就措-旌旋出错处理程序，建立软件陷阱，使用空操作指令。
‘‘、联蠢建i司]单片机；系统；抗干扰技术‘，单片机应用系统的硬件电路构成比较复杂、所用元件品种繁多，有的工作场所环境比较差，由于这些原因，为了保证单片机应用系统能够在各种环境下能正常运行，系统的抗干扰性就是一个非常重要的指标。
抗干扰就是针对干扰产生的性质、传播途径、侵入的位置和侵入的形式，采取相应的方法消除干扰源，抑制干扰传播途径，减弱电路或元件对噪声干扰的敏感性，使单片机系统能在线正常、稳定地运行。
1单片机系统的组成一个单片机应用系统的硬件电路是由如下几个部分构成的：1)信号检测部分：2)信号处理及控制部分：3)控制信号驱动部分；4)系统交互部分；5)显示部分。
由此可见一个单片机应用系统的成分是相当复杂的，从各种类型的传感器到名目繁多的各种继电器接触器、电磁阀，从类型繁多的集成电路到各种各样的耦合器件、执行部件、显示器件等。
2干扰的种类干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号。
是影响路正常工作的另一种噪声。
干扰以某种电信号的形式，通过一的渠道。
混入有用信号中侵人单片机系统，造成系统工作不稳定在各种实际环境中，干扰总是存在的，这些干扰能降低电子系统准确性甚至破坏其可靠性。
干扰有两种：一是来自系统内部元器件在工作时产生的干扰通过地址、电源线、信号线，分布电容和电感等传输，影响系统工状态。
二是来自系统外部其它电气设备产生的干扰。
通过传导辐射等途径影Ⅱ向单片机系统的正常工作。
干扰对单片机应用系统的作用有3个部位：1)输入系统。
提高单片机抗干扰性能的几点措施
０ 引 言
随着 单片机 的智 能 化 和微 型化 的不 断 发 展 ，
影 响 的变化 部分 的总称［ １ ］ 。在 产 品研 制 和开 发过 程中， 产 品在实 验室 环境 下运 行一 切正 常 ， 但 到 了
现场 实 际应 用 中会 出现 不 正 常 、 不 规 律 甚 至是 错
误 的情况 ， 这些 问题 的 发 生往 往 都 是 抗 干 扰措 施
件抗 干扰 措施 以及软 件“ 看 门狗” 、 滤波 算法 、 通信 过程 的软 件抗 干扰 措施 。
关键词： 单片机 ； 抗 干扰 ； 看 门狗技 术 ； 硬件； 软件
中图分 类号 ： Ｔ ＮＯ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ － ０ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ １ ０ ０ － ０ ３
单 片机 系统 在 现 场 环境 中长 期 、 稳定、 可靠 运 行 ， 有效 提高 单片 机 的抗 干扰 性 能 ， 需 从 单 片机 系统 电路 的硬 件设计 和 软件 编写 两方 面着 手 。
辐射 干扰 和信 号通 道干 扰 。
（ １ ）供 电系统 干扰 是 由于 电源 的噪声 干 扰所
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｏ ｃ ｅ ａ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
Ｏｃ ｅ ａ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ０ １ ）
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性（EMC）与干扰抑制技术引言在现代电子设备中，单片机（Microcontroller Unit，MCU）起到了至关重要的作用。
单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）和抑制干扰的技术。
本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术，包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。
一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。
以下是一些常见的电磁干扰来源：1. 射频辐射：包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。
2. 电源线干扰：来自交流电源线的噪声，如谐波和干扰信号。
3. 开关电源：开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。
4. 过电压和静电放电：电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。
5. 瞬态电压：包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。
二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求，单片机硬件设计应考虑以下方面：1. 辐射和传导：抑制电磁辐射和传导干扰，以确保设备不会对其他设备产生干扰。
2. 抗干扰：增强设备的抗干扰能力，使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。
3. 地址线、数据线和控制线的布局：合理的布局可以减少交叉耦合和串扰，降低电磁干扰。
4. 接地：良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声，提高设备的抗干扰能力。
5. 输入输出端口的保护：通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口，防止它们受到外部电磁干扰的损坏。
三、干扰抑制技术1. 滤波器：采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。
常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。
2. 屏蔽：通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层，可以有效地防止电磁波的干扰。
3. 地线设计：良好的接地设计可以减少回路的回流电流，降低共模噪声，并提高设备的抗干扰能力。
单片机应用系统抗干扰问题的解决方案
般来讲 ， 干扰进 入测 控 系统后 ， 所造 成 的影 响
大致有 以下几 个方 面 ：
㈩ 数据 采 集 错 误 加 大 。特 别 是 当传 感 器 接 １使
ｌｏＰ ｅ ｅ ｔ ｅｙ ，ｄ ｉｈ ｉｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｓａ ｉ ｔ ｆａ ｐ ｉａｉｎ ｓ ｓｅ ｗｏ ｋ ｌ ｉ ｆ ｃｉ ｌ ￣ ｌｅ ｎ ｒ ａｅ ｈｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｔ ｂ ｌｙ ｏ ｐ ｌｃ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒ ３ ｖ ｉ
．
Ｓ Ｏ ｓ ｅ ｋ ｔ ａ ０ ｏ ｔ Ｄ ａ ｈ ｔｓ ＾－
ｗ ｒ ｄ ｓ ｎｎ ｃ ｎｌ ｉ ｉ ｅ ｎｉ ｌ ａｔ— ａｒ ｉ ｏ ｔ ｐｌ ａ ｏ ｙｔ ａｅ ｅｉ ｉｇｔ ｈｏ ￣ ｍｐｏ ｄｅｔｅ ｎｉ ｊｎｍ￣ ｆｈ ａｐｉ ｔｎｓｓ ｍ． ｇ ｅ ｏ ， ｖ ｒｙ ｅ ｃｉ ｅ Ｋ ３．ｒｓ Ｓ Ｍ（ｉｇ ｃ ｉ】 ｎｉ ａ￣ｉｇ Ｓｆ ａ ； ｒ ｒ ｅｉ ；Ｄ ｔ ｃｌ ｃｏ ｅ￣０ｄ ： Ｃ ｓ ｌ ｈ ；ａ ｔ—Ｊ ｎｎ ； ｏｔ ｒ Ｐｃ ａ ｄｓ ｎ ａ ｏｌ ｔｎ ｎ ｎｅ ｐ ｎ ｗｅ ￣ｍ ｇ ａ ｅｉ
机应 用 中的 重要 环 节 。在 单 片 机 应 用 系统设 计 中，通 过 硬 件 和 软 件 设 计 都 可 以解 决 干 扰 问题 ， 但软件 解 决 方案 ，更 经 济 、更 有 效 ，它 可 以提 高 应用 系统的 Ｉ 作 准 确 性 、工 作稳 定性 ：即利 用
软 件 设 计 技 术 ，奎 面提 高 应 用 系统 的 抗 干 扰 能 力 。
可靠性等方面都具有相 当重要 的作用 。因此 ， 软件 的抗干扰设计与硬件 的抗 干扰设计一样 ， 是单片机 应用系统中不可缺少的一项重要内容。
单片机软件系统的抗干扰设计
式 中Ｑ为数字滤波系数； Ｘ ｎ 为第１ １ 次采样时的滤波 器输入 ； Ｙ ｎ 为第ｎ 次
采样 时的滤波器输 出； Ｙｎ — Ｉ 为第ｎ ＋ １ 次采样时的滤波器输 出。
滤波系数Ｑ＝Ａ Ｔ ／ Ｔ ｆ ＜ １ ，其中Ａ Ｔ 为采样周期 ： Ｔ 伪 数字滤波器的时间 系数 。 具体 的参数应通过实际运行选取适当数值 ， 使周期性噪声减至最弱或 全部消除。
字节，都能复位 。也可在程序区每隔一段 （ 如几十条指令） 连续安排三条 ＮｏＰ 于 旨 令。因为８ ０ ５ １ 指令字节最长为三字节。当程序失控 时， 只要不跳转 ， 指令连续执行， 就会运行ＮＯＰ ￣＇ 令， 就能使程序恢复正常。 ３ ． ２设置“ 看门狗” 。设置软件陷阱能解决一部分程序失控 问题， 但当程
科 学 论 坛
献 嗨与 蛄
单片机软件 系统的抗干扰设计
马卫滨 － 李艳华ｚ
（ １ ． 鹤煤技师学院； ２ ． 鹤煤新 闻中心 河南 鹤壁 ４ ５ ８ ０ ０ ０ ） 摘 要： 为了保证单片机产 品能够长期稳定、 可靠地工作 ， 在产 品设计 时必须对抗干扰 能力给 予足够 的重视， 尤其在软件方面， 而且很容易造成数据 采集误 差增大 ， 程序－ ‘ ‘ 飞走 ” 失控或陷入死循环等严重的后果。所以提 高单片机软件系统的抗干扰 能力是很有必要 的。 关键 词： 单片机 干扰 软件 滤波
特别是单片机产品。由于产品本 身比较复杂 ， 再加上工作环境比较恶劣 （ 如 温度和湿度高， 有振动和冲击， 空气中灰尘 多， 并含有腐蚀性气体 以及 电磁
场的干扰等） ， 同时还要受到使用条件 （ 包括 电源质量 、 运行条件、 维护条件 等） 的影响， 因而可以毫不夸张地说 ， 当代世界的干扰如同环境污染 一样 ， 正 危机着现代工业的各个方面。抗干扰方面的课题不但有许多实际问题要解 决， 而且有不少理论问题要探讨。 软件的抗干扰设计 是单片机应用系统的一个重要组成部分。干扰对单
单片机测控系统抗干扰能力分析
单片机测控系统的抗干扰能力分析摘要：由于工作环境的多样性，单片机测控系统在工作过程中所受干扰比较大。
为了减少这种影响，提出了抗干扰技术，它是一项系统性的工程，该系统开发的整个过程与环节都要进行抗干扰能力的设计。
本文分析了干扰的来源与形成以及其对单片机测控系统产生的不良影响，从硬件、软件两方面来讨论单片机的抗干扰能力，尽可能的提高整个单片机测控系统的稳定性与可靠性。
关键词：单片机；测控系统；抗干扰能力中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02随着单片微型计算机的应用越来越广泛，主要用于智能化仪表中，尤其是测量控制系统的微型计算机，它是一种新型的微电子设备，具有完善的智能化特性，因而在工业系统中高达90%采用的是单片机测控系统。
由于工业环境中到处都是强弱电设备，不仅有数字电路还有不同模拟电路形成一个强电与弱电数字与模拟共存的局面，同时工作环境电磁干扰强、环境恶劣，其工作性与可靠性都会收到极大的影响。
因此，有必要对单片机测控系统的抗干扰能力进行研究，提高其在电磁环境中的适应能力以及稳定性。
1干扰的来源及形成1.1干扰的来源。
（1）较恶劣的供电环境。
属于重工型企业的铝厂，设备多数是大功率、大感性负载，启动或停止它们都会造成电网电压的大幅度变化，出现欠压、过压的现象，甚至有时候是额定电压的10%，出现这种情况可能持续几分钟或更久。
另外，大功率开关的通断也会造成电网产生尖脉冲，当尖脉冲跟电网的正弦波两者相叠加的时候，其通过交流电源进入到计算机内，对计算机造成了极大的危害，通常情况下，使得计算机发生“飞程序”，出现鼠标乱跳、打印机误动作等故障，使得计算机系统半瘫痪。
（2）严重的噪声环境。
为了实现数据采集或实时控制，模拟量、开关量的输入/输出信号线和控制线长达十几米至几百米，从而对计算机系统的干扰无从避免。
在高压系统调试后，发现在足够大的干扰下，极大的影响了线路分布电容的参数，同时，它对微型计算机引入了够强的干扰，轻微情况只是程序发生错误，影响其正常工作，严重情况下可能导致程序被冲或微机芯片直接被损坏掉【1】。
单片机控制系统抗干扰措施应用
单片机具有体积 小 、 成本 低 、 靠 性 好 、 制 功 能 强 等 优 可 控
文 章编 号 ：０ ７ ８２ （０ ０ ０ — ０ ５ ０ １０ — ３ ０ ２ １ ）４ ０ ２— ２
Ａｎ ｉ Ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｅ ｓ ｒ ｓｓｎ ｌ ｈ ｐ ｍｉ ｒ ｃ ｍｐ ｅ ｏ ｒ ｌｓ ｓｅ ｔ－ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕｔ ｒ ｃ ｎｔｏ ｙ ｔ ｍ
关稳压电源来 分别供 电 ， 以实现 电源隔离 ， 而对电网干扰起 从
到一定的抑制作用 。 ］ （） ５ 合理布线 及采 用 良好的接地系统 ， 地线 和电源线 尽可 能布粗些 ， 线路 的走 向尽量按输入 到输 出分布 ； 片机 系统 单
１ 硬件抗 干扰 措施
硬件技术适合于消除频率较高信号 中的干扰 ，主要 是抵
各种芯片 电源增加电容 滤波 ，对 直流 电源与地线增加 电感滤
点， 已被广泛用于工业过程控 制和军事领域 中， 然而在单片机
波； 孟繁荣 等 人为遏制 氙灯触发 器在 电源端产 生的干 扰信 ３ ＿
号 ， 电源端进行 了多级 的隔离与滤波措施 ， 在 结果 表明 ： 经过 多级滤波网络与隔离措施 ，电源输 出波形 上的干扰幅值 已经 控制在一个 系统允许 的范围之 内。 （） ３ 在单片机控制系统 中加入有 电容构成 的退耦 电路 ， 以 抑制系统 中产生的干扰 信号通过 地线耦合 ， 造成 自激振荡 ， 引 起系统错乱或不能正常工作现象 的发生［ 。 （） ４ 在单 片机与外 围控制 电路 应采用独 立的变压器 或开